[发明专利]栅缝地电容加载阶跃阻抗的三极化槽缝天线

说明书

技术领域

本发明涉及一种槽缝天线，尤其是一种栅缝地电容加载阶跃阻抗的三极化槽缝天线。

背景技术

槽缝天线是振子天线的对偶天线，有着广泛的应用。但是，普通的槽缝天线不仅辐射槽缝本身的长度要有二分之一波长，而且辐射槽缝周围还需要较大的金属地面积，通常金属地的长度比槽缝的长度大二分之一波长，金属地的宽度比槽缝的宽度大二分之一波长。多极化MIMO可以有效的提高频谱效率和信道容量，为了将MIMO技术可以应用到体积小的终端，需要把不同极化的天线共址放置。较大的金属地会对天线的辐射产生遮挡效应，使得槽缝天线不适合共址多输入多输出(MIMO)应用，特别是用作多极化天线使用时，大的金属地将导致天线的交叉极化变差、天线端口之间的隔离变差，这些都将导致频谱效率和信道容量的下降。同时槽缝的阻抗很大，还使得槽缝天线馈电传输线的阻抗匹配比较困难。同时现代通信的发展还要求天线可以多频带工作、并且两个频带可以分别调节。

发明内容

技术问题:本发明的目的是提出一种栅缝地电容加载阶跃阻抗的三极化槽缝天线，该天线不仅可以有多个工作频带，而且多个频带可以分别调节；该天线可以减小辐射槽缝的长度和金属地的面积，而且具有抑制交叉极化、改善隔离、减小遮挡的作用。

技术方案：本发明的栅缝地电容加载阶跃阻抗的三极化槽缝天线包括三个相互垂直放置的单极化的栅缝地电容加载阶跃阻抗天线；每个单极化的栅缝地电容加载阶跃阻抗天线包括介质基板、设置在介质基板上的金属地和辐射槽缝、微带馈线；介质基板的一面是金属地，介质基板的另一面是微带馈线的导带；金属地上有辐射槽缝，辐射槽缝的形状是矩形，辐射槽缝位于金属地的中心；金属地上多条平行栅缝构成的栅缝阵列，栅缝的形状是矩形，栅缝位于辐射槽缝的四周，栅缝与辐射槽缝相互垂直；栅缝的一端短路；栅缝的另一端开路，位于介质基板的边缘；辐射槽缝的两端短路；在辐射槽缝中间部分，有数个电容并联跨接在辐射槽缝的两个边缘，使得辐射槽缝中间部分的特性阻抗变低，形成低阻槽缝；辐射槽缝的其余部分是高阻槽缝，高阻槽缝和低阻槽缝一起构成阶跃阻抗辐射槽缝，产生一个频率较低的低频工作频带和一个频率较高的高频工作频带；金属地也是所述的微带馈线的接地面，微带馈线的一端是天线的端口，微带馈线的导带的另一端跨过高阻槽缝并伸展一段长度至终端，微带馈线的终端开路；微带馈线的导带有两部分构成，第一部分导带是从天线的端口到其刚刚跨越高阻槽缝的位置，微带馈线的导带的其余部分为第二部分导带。

改变介质基板的厚度、磁导率和介电常数，可以改变高阻槽缝和低阻槽缝的特性阻抗，改变阶跃阻抗辐射槽缝的高低阻抗比，进而改变天线的低频工作频带的工作频率和高频工作频带的工作频率。

改变低阻槽缝的长度、低阻槽缝在辐射槽缝中的位置，可以调节辐射槽缝的电长度，以实现不同程度的天线小型化，还可以改变天线的低频工作频带的工作频率和高频工作频带的工作频率。

改变第二部分导带的长度和宽度，可以改变天线的工作频率、工作频带的宽度和辐射槽缝的电长度。

改变栅缝阵列中相邻栅缝的间距、栅缝的宽度、栅缝短路端离辐射槽缝的距离，可以改变天线的工作频率、工作频带的宽度和辐射槽缝的电长度。

改变加载电容的数量、容值和间距，可以调节低阻槽缝的特性阻抗，改变阶跃阻抗辐射槽缝的高低阻抗比，进而改变天线的低频工作频带的工作频率和高频工作频带的工作频率。

改变辐射槽缝的宽度，可以调节低阻槽缝和高阻槽缝的特性阻抗，改变阶跃阻抗辐射槽缝的高低阻抗比，进而改变天线的低频工作频带的工作频率和高频工作频带的工作频率。

栅缝的电长度不应该取在四分之一，以避免引起谐振辐射，造成交叉极化的上升。